渤、黄、东海夏季环流的数值模拟

在POM的基础上 ,建立一个σ坐标系下的三维斜压预报模式 ,考虑了海底地形、外来流、长江径流、海面风应力、海面热交换等多方面因素的影响 ,较好地模拟了夏季东中国海环流的情况。其结果表明 ,黑潮在流经东海时沿东海陆坡流动 ,其途径随陆坡等深线走向而变 ,在其两侧出现一些涡旋。夏季台湾暖流上层水主要来自台湾海峡 ,底层水主要由台湾东面黑潮的次表层水入侵陆架生成。夏季进入朝鲜海峡的对马暖流的来源是多方面的 ,其中有 :台湾暖流、黑潮分支、长江冲淡水与西朝鲜沿岸流的混合水。长江冲淡水在出长江口后 ,很快转向北流动 ,到34°N附近转向东南方向。在长江口东北面存在两个中尺度的涡旋。夏季黄海冷水环流由南北两部分组成 ,表层流速大 ,底层流速小。在青岛 石岛附近还存在一个中尺度的反气旋型涡旋     

基于海气耦合模型的渤海两种类型风暴潮数值模拟与对比分析

渤海一年四季都易受到由温带风暴和热带气旋所致风暴潮的影响。为了缓解风暴潮灾害对海岸地区人员生命财产的影响,十分有必要了解大型风暴潮的发生过程和机制。目前大部分研究主要局限于单一的温带风暴潮或台风风暴潮。本文利用所构建的海气耦合数值模型研究了发生于渤海的两种类型的风暴潮,对发生在渤海的2次典型强风暴潮过程进行了模拟。由WRF模型模拟得到的风场强度和最低海平面气压与实测数据吻合较好,由ROMS模型模拟得到的风暴潮期间水位变化过程与潮位站观测结果也吻合较好。对两种类型风暴潮期间的风场结钩、海面风应力、海洋表面平均流场以及水位分布进行了分析对比,并将耦合模型结果与非耦合模型结果进行了对比。研究表明,渤海两种类型风暴潮期间的风场结钩、海面风应力、海洋表面平均流场以及水位分布等均存在巨大差异。渤海风暴潮的强度主要由海洋表面的驱动力所决定,但同时也受海岸地形地貌的影响。     

预估修正法对河口海岸海洋模式稳定性的提高

河口海岸海洋模式时间差分为欧拉前差格式，在涡动粘滞系数较小的情况下，模式存在着弱不稳定性。为提高模式的稳定性，采用预估修正法对模式中科氏力项作半隐式处理。首先在理论上证明了模式稳定性的提高，随后设计一个高分辨率网格，考虑实际岸线和水深、边界通量、密度梯度力和风应力，把模式应用于冬季渤、黄、东海环流的数值模拟，数值试验也证明了模式稳定性的提高。改进后的河口海岸海洋模式较成功地模拟出了冬季渤、黄、东海环流（黑潮、台湾暖流、对马暖流、黄海暖流和沿岸流），与实际观测和研究结果较为一致。     

黑潮跨陆架入侵东海年际变化的数值模拟

为了研究黑潮跨过200m等深线对东海入侵的年际变化特征,本文基于ROMS(Regional Ocean Modeling System)海洋模式,对西北太平洋海域进行了高分辨率的数值模拟,模式水平分辨率高达4km,该分辨率可以很好地分辨黑潮以东区域的中尺度涡旋等过程。模式首先进行了6年的气候态模拟,然后进行了1993到2015年的后报模拟。模式很好地再现了东海陆架已知的环流结构,模拟出的对马海峡和台湾海峡的年平均流量和观测结果也比较一致。基于模式结果,利用旋转经验正交函数(REOF)的方法,对黑潮跨过200m等深线流量的年际变化进行分析。REOF的主要模态表明,黑潮跨过200m等深线对东海陆架的入侵主要发生台湾东北,并且入侵主要集中在黑潮次表层水中。主要模态的时间系数表明,黑潮入侵东海陆架的年平均流量存在一个8年的变化周期。相关性分析表明,黑潮入侵东海陆架的年际变化和太平洋年代际振荡PDO(Pacific Decadal Oscillation)指标具有显著的负相关,其相关系数达–0.63。该相关可以通过如下过程解释:PDO会导致东太平洋风应力涡度异常,由Sverdrup关系可知向赤道的体积输运也会相应地产生异常,根据质量守恒,向赤道体积输运的异常必然通过西边界流-黑潮的异常来平衡,从而导致黑潮入侵东海陆架强烈的年际变化。     

潮流场对渤、黄、东海陆架底质分布的控制作用

运用二维潮流数学模型，模拟了渤、黄、东海陆架的M2潮汐、潮流。结果表明，渤、黄、东海陆架的潮流有强弱之分以及往复流和旋转汉之别。在此基础上，计算了8种粒径沙的湖平均悬移输沙率、潮平均推移输沙以及相应的输沙率散度。根据输沙率散度的正负，划分了海底冲刷区与淤积区。根据不同粒径泥沙输沙率散度的相对大小，确定出海底的主要底质类型为砂质沉积、粉砂质泥沉积和以粉砂为主的混合沉积。计算结果表明，海底3种主要底负类型的分布格局与海底的冲淤格局以及与输沙率矢量的发散和聚合状况基本一致。在渤、黄、东海陆架，沙脊主要在强往复流区形成，沙席主要在强或较强的旋转流区形成，泥质沉积主要在弱潮流区形成。砂质沉积、泥质沉积以及混合沉积这3种主要底质类型并非孤立存在，而是受渤、黄、东海陆架潮流场控制而形成的一个完整的潮流沉积体系。渤、黄、东海陆架的砂质沉积与泥质沉积并非残留沉积，而是潮流沉积。在没有冷涡的情况下，黄、东海陆架的典型泥质沉积在弱潮流环境中同样可以形成，因此，认为冷涡并非黄、东海陆架典型泥质沉积形成的必要条件。     

渤、黄、东海潮汐的一种验潮站资料同化数值模式

以往的研究表明,采用直接的数值计算所得渤、黄、东海潮汐分布与实测值存在一定偏差。为了改善数值计算结果,建立了一种同化数值模式。计算中,在连续方程中增加了一个松弛项,将模式结果向已有实测调和常数的控制点推算潮高值趋近。在数值模拟中,共选取40个沿岸和岛屿验潮站作为控制点,另外选取71个验潮站作为检验点。数值实验表明,随着松弛系数的增加,控制点的计算和实测调和常数之差逐渐减小,直至松弛系数太大时,计算溢出。与此同时,检验点的计算和实测调和常数之偏差开始时也同步地明显减小,但当松弛系数加大到一定数值后,偏差值基本上不再减小,表明通过松弛同化可以改善计算结果,但计算与实测的逼近程度仍有一定限度。对沿岸111个验潮站计算值与实测值的比较表明,对M2分潮,振幅和迟角偏差分别从同化前的6.9cm和5.6°减小至同化后的3.5cm和3.1°;对S2分潮,从2.5cm和6.5°减小至1.9cm和4.0°;对K1分潮,从3.0cm和7.8°减小至1.4cm和4.1°;对O1分潮,从2.0cm和7.5°减小至1.3cm和4.2°。     

黄、渤海水温垂直结构数值预报方法的研究 Ⅱ.二维数值预报模式

文中根据黄、渤海区水温资料建立了无维深度η和无线温度θ_T以及相应的水温垂直剖面的相似函数θ_T=f(η).在此基础上,设:上均匀层厚度h=h(x,y,t)、表层水温T_s=T_s(x,y,t)、上均匀层以下的温度T_z=T_s(x,y,z,t)、底层温度T_H=T_H(x,y,t)、流速分量u=u(x,y,t)、v=v(x,y,t)和海面起伏ζ=ζ(x,y,t),提出了水温垂直结构的二维数值预报模式,模式的求解是用“ADI”和“HN”法进行.文中引列了预报时效为4天的试报结果,效果是令人满意的.     

黄海、东海入海气旋爆发性发展过程的海气相互作用研究

基于 1 999年 6月中、韩、日三国联合调查的两个航次资料 ,对“黄东海入海气旋爆发性发展过程的海气相互作用研究”项目进行了物理海洋学与气象学相结合的研究 ,也结合了历史调查资料的研究 ,得到了以下主要结果 :( 1 )以 1 999年 6月资料与历史调查资料对黄海、东海海域黄海冷水团 ,长江冲淡水 ,黄海沿岸流 ,台湾暖流 ,黑潮及其两侧冷、暖涡等进行了水文分析 ,并采用了改进逆方法 ,P矢量方法 ,三维海流诊断、半诊断模式与预报模式 ,MOM2模式等 ,计算了 1 999年 6月与历史资料调查期间黄海、东海海域环流 ,结合锚碇测流与ADCP测流等的实际观测 ,揭示了调查海区各流系的时空变化 ,以及它们的相互作用 ,指出这些流系的相互作用对入海气旋发展过程有重要影响 .( 2 )计算了调查海区各流系的流速与流量分布等 .( 3)阐明了气旋发展过程中对海洋的反应 .( 4 )在 1 999年 6月海上调查时期观测发现 ,在气旋中心区等存在负的潜热通量和感热通量 .出现负的潜热通量和感热通量的海域分别位于黑潮以西、温度相对低的气旋涡区域 ,黄海沿岸水向东南方向流动 ,然后作气旋式弯曲处 ,济州岛西南冷的、气旋...     

渤海、黄海、东海M2潮汐潮流的三维数值模拟

利用建立的一种新的半隐半显三维数值格式,将渤海、黄海、东海作为一个整体,采用球面坐标系下的三维潮波方程组,考虑了引潮力的作用,数值模拟了渤海、黄海、东海的M₂分潮的潮汐与潮流,结果较好地体现了渤海、黄海、东海M₂分潮的特征.通过比较65个验潮站的实测值与计算值,所得计算结果的振幅差平均为6.4cm,相角差为6.1°,计算与实测符合良好.本文给出的问潮图与Fang于1986年给出的实测占数值综合结果基本一致.对选取的47个测流站,比较了各层潮流调和常数Ucosζ、Usinζ、Vcosη、Vsinη的计算值与实测值的偏差,偏差绝对值的平均在2.6～4.9cm/s之间.并比较分析了潮流的垂直结构,所得结果与实测符合较好.首次揭示出回流点的水平位置不随深度变化这一特性.最后给出了M₂分潮的潮能消耗.     

渤、黄、东海潮汐、潮流的数值模拟与研究

基于FVCOM海洋数值模式,采用高分辨率的三角形网格,对渤、黄、东海的潮汐、潮流进行数值模拟,并通过比较120个沿岸验潮站和14个潮流观测站的实测与模拟结果进行模型验证,两者符合较好。根据模拟结果,给出了四个主要分潮的潮汐同潮图和5m层潮流最大流速及最大潮流同潮时分布。渤、黄、东海共有5个半日分潮和3个全日分潮的独立旋转潮波系统,且都呈逆时针方向旋转;半日潮流和全日潮流各有12个圆流点;在冲绳岛和奄美岛两侧的4个半日潮流圆流点分别呈对称分布,其中有3个为本文首次给出;在日本九州岛西侧还新给出2个全日潮流圆流点。有关它们的存在性需要实测资料的进一步检验。     

冬季高频大风过程对渤海冬季环流和水交换影响的数值模拟

利用ROMS海洋模式和NCEP CFSR提供的日平均和月平均驱动场资料,对渤海冬季风生环流和水交换进行了数值模拟。结果显示:使用包含渤海冬季频繁出现的高频大风过程的日平均风场资料模拟的渤海冬季环流流速明显增强,与用观测资料归纳得到的渤海冬季环流分布吻合较好;大风过程对渤海冬季环流的贡献较大,无论强度或是流态,大风作用下的渤海流场结构在冬季占主导作用。同时大风作用通过控制渤海海峡处强烈的流出和流入,提高渤海与黄海之间热量交换以及水交换能力:通过渤海海峡进入渤海的热输运量显著增加,平衡渤海整体的热量收支;渤海水体平均存留时间缩短,整体水交换得到改善,而在月平均风场驱动结果中只存在缓慢的季节性变化。这显示渤海冬季大风过程的发生频率和强度有可能直接影响着渤海冬季的环流形态和长期变化,也影响着渤海水交换的强弱。     

城市区域高分辨率遥感卫星成像模拟

由于受卫星平台的运动、传感器成像特性、卫星的星历与姿态和地形起伏等客观因素的影响,任何使用线阵列 CCD 传感器的航天遥感系统在成像过程中都会产生影像变形。 因此在卫星设计过程中,必须综合考虑这些因素对成像结果的影响。 针对这一问题,从线阵高分辨率遥感卫星成像方式及敏捷型卫星的成像特点出发,综合考虑成像时各种几何变形因素的影响,并依据严格成像模型,对所设计的传感器进行成像模拟,最后对模拟影像进行变形分析,以检核遥感卫星的系统设计是否能满足用户要求。     

高光谱分辨率激光雷达(HSRL)大气温度测量模拟

激光雷达探测大气温度通常采用探测大气分子瑞利散射的方法,这种方法由于低层气溶胶的存在,一般只能探测高空（约12km以上）的大气温度,而探空气球又存在不能获取连续数据和定位性差的问题.文章给出了利用高光谱分辨率激光雷达探测大气温度的方法,并对此方法作了理论模拟.结果表明此方法可用于低层大气温度垂直剖面探测.     

基于频域特征相似的仿真模型置信度分析

为评估重构舰船辐射噪声模型置信度,提出了一种基于频域特征相似的重构舰船辐射噪声仿真模型置信度评估方法。先对舰船辐射噪声实测数据与重构舰船辐射噪声数据的线谱和功率谱值进行一致性分析后,再采用证据理论综合线谱、功率谱值一致性结果,量化重构舰船辐射噪声模型置信度,为重构舰船辐射噪声模型应用提供了理论支撑。     

基于四阶累积量的被动测向声纳高分辨力算法研究

利用高阶累积量的阵列扩展和抑制高斯噪声特性,提出1种基于四阶累积量的逆波束形成算法,并通过滑动平均进一步改善了算法。仿真结果和实验数据表明:逆波束形成算法较常规波束形成方法在空间方位分辨力和噪声抑制能力上明显提高,可以更有效地应用于被动测向声纳中。     

高辐射分辨率遥感影像的特性分析与处理

分析了高辐射分辨率遥感影像的特性,对其存储格式转换、动态范围调整进行了探讨,提出了一种基于多尺度梯度的自适应拉伸算法,并对高辐射分辨率遥感影像的应用前景进行了展望。     

基于侧扫声纳图像海底目标物提取方法

分析了侧扫声纳数据成像原理,利用凹凸目标成像与阴影的关系,依次采用二值化处理、中值滤波处理、开启与闭合操作、Canny边缘提取等多种图像处理的手段,实现了海底目标物的提取与定位,并通过实验验证了本方法的可行性。     

Analysis of Energy Overshoot of High Frequency Waves with Wavelet Transform

—A study is made on the overshoot phenomena in wind-generated waves.The surface displace-ments of time-growing waves are measured at four fetches in a wind wave channel.The evolution of highfrequency waves is displayed with wavelet transform.The results are compared with Sutherland's. It isfound that high frequency wave components experience much stronger energy overshoot in the evolution.The energy of high frequency waves decreases greatly after overshoot.     

岸基高频地波雷达资料后处理技术研究

综述了国内外高频地波雷达发展和研究现状,系统介绍了岸基高频地波雷达资料接收、预处理、计算机自动质量控 制、可视化人机交互审核和标准化输出等后处理工作内容与流程,详细阐述并以示例验证了岸基高频地波雷达资料非法码检 验、常规范围检验、相关性检验、气候学检验、统计学检验等质量控制方法和通过实测矢量场图、网格化矢量场图进行资料 深入审核的原理与方法,最后较为具体的提出了岸基高频地波雷达资料后处理系统的逻辑、物理和功能架构设计及技术指标 和运行环境。研究成果紧密贴合我国海洋观测网建设运行实际需求,对于我国岸基高频地波雷达资料后处理技术水平和能力 提升,具有科学和重要的技术参考价值。